Notre cerveau est complexe et élaboré. Il contient des milliards de neurones, ne se forme pas complètement avant l’âge de 25 ans et peut générer une puissance d’environ 25 watts – suffisante pour éclairer une ampoule.
Les scientifiques apprennent constamment de nouvelles informations sur le fonctionnement du cerveau, mais que savons-nous du fonctionnement de cet incroyable organe pendant le sommeil ? S’agit-il d’un mystère total, ou y a-t-il des choses dont nous sommes sûrs ?
Eh bien, pour commencer, nous savons que c’est important. « Tous les animaux de la planète que nous avons observés attentivement dorment, même les mouches à fruits, les vers ronds et les méduses », a déclaré par courriel à Live Science le Dr David Raizen, professeur associé de neurologie à l’université de Pennsylvanie. « Par conséquent, le sommeil doit remplir une fonction très importante, ce qui a conduit à sa persistance au cours de l’évolution. »
« Cela est d’autant plus remarquable que le sommeil entraîne des coûts », a ajouté Raizen. « Les animaux sont vulnérables à la prédation pendant le sommeil et ils ne sont pas productifs – ils ne cherchent pas de nourriture et ne se reproduisent pas. »
Des recherches ont révélé que nous passons un tiers de notre vie à dormir ou à essayer de dormir. Cela signifie que, si vous vivez jusqu’à 76 ans (l’espérance de vie moyenne aux États-Unis en 2021, selon les Centers for Disease Control and Prevention, vous passerez probablement environ 25 ans de votre vie à dormir.
Lorsque nous ne dormons pas bien ou assez souvent, « nous fonctionnons mal », a déclaré M. Raizen, ajoutant que la capacité d’une personne à penser et à fonctionner efficacement peut être évidente si le sommeil est perturbé ne serait-ce que pendant une nuit.
« Étant donné que les déficits les plus importants de la privation de sommeil sont ressentis par le cerveau, nous pensons que le cerveau est le principal organe touché par la privation de sommeil chez l’homme », a déclaré Raizen. « Le sommeil doit donc être très important pour le bon fonctionnement du cerveau ».
Selon le National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS), il existe « deux types de sommeil de base : le sommeil à mouvements oculaires rapides (REM) et le sommeil non REM ». Ils sont tous deux associés à des types particuliers d’ondes cérébrales et à une activité neuronale spécifique. Le sommeil non paradoxal se produit lorsque nous passons de l’état de veille à l’état de sommeil, c’est-à-dire lorsque nos ondes cérébrales ralentissent. Dans le même temps, nos muscles commencent à se détendre et notre respiration devient plus lente que pendant la journée.
Le sommeil paradoxal, quant à lui, voit l’activité des ondes cérébrales fonctionner à un niveau très similaire à celui de l’éveil. Des recherches ont montré que le sommeil paradoxal représente entre 20 et 25 % de notre temps de sommeil et que c’est pendant cette période que nos rêves ont tendance à être les plus bizarres et les plus invraisemblables.
Pendant le sommeil paradoxal, qui est le moment où les rêves sont les plus actifs, le thalamus – une grande masse de matière grise située au milieu du cerveau – envoie « des images, des sons et d’autres sensations qui remplissent nos rêves », selon le NINDS.
Le neurotransmetteur acétylcholine, une substance chimique qui connaît des pics pendant les heures d’éveil, est également fort pendant le sommeil paradoxal, selon la Johns Hopkins Medicine. Lorsque vous êtes éveillé, l’acétylcholine semble aider le cerveau à conserver les informations recueillies, et il est probable qu’elle vous aide à vous souvenir de ces informations pendant votre sommeil. C’est pourquoi le fait d’étudier juste avant de se coucher et de « dormir dessus » peut vous aider à vous souvenir de faits importants le lendemain.
Au moment de s’endormir, notre cerveau connaît un schéma d’ondes cérébrales appelé « spine spindles » qui, selon la Fondation du sommeil, n’est pas entièrement compris, mais on pense qu’il « joue un rôle dans l’apprentissage et l’intégration de nouveaux souvenirs ». Les fuseaux vertébraux pourraient également jouer un rôle dans le fait que nous restons endormis même lorsque notre cerveau rencontre des stimuli extérieurs.
Pendant le sommeil, le cerveau se lave même dans un mélange juteux de liquide céphalo-rachidien et de sang, selon une étude publiée en 2019 dans la revue Science. Comprendre la nature de ce cycle de lavage pourrait aider à découvrir de nouvelles informations sur les « déficiences liées à l’âge » ainsi que sur « une variété de troubles neurologiques et psychologiques qui sont fréquemment associés à des schémas de sommeil perturbés, y compris l’autisme et la maladie d’Alzheimer », ont indiqué les chercheurs dans un communiqué.
Notre cerveau nous maintient en vie lorsque nous sommes à la fois endormis et éveillés, mais selon M. Raizen, il y a certaines choses que le cerveau préfère faire après que nous nous sommes assoupis.
« On observe que certains processus cérébraux se produisent préférentiellement pendant le sommeil », a déclaré Raizen. « Il s’agit notamment de la sécrétion de l’hormone de croissance chez les humains, de l’élimination des métabolites de déchets [qui s’accumulent pendant les heures d’éveil], des changements dans le métabolisme et des changements dans la force de la communication entre les cellules du cerveau (neurones). »
Une étude de 2017 publiée dans la revue Nature Medicine a révélé que « la privation de sommeil perturbe la capacité des cellules du cerveau à communiquer entre elles », ce qui « entraîne des pertes mentales temporaires qui affectent la mémoire et la perception visuelle », selon un communiqué. L’auteur principal de l’étude, le Dr Itzhak Fried, professeur en résidence et directeur du programme de chirurgie de l’épilepsie à l’université de Californie à Los Angeles, a noté que « priver le corps de sommeil prive également les neurones de la capacité de fonctionner correctement ».
Ce point est soutenu par le NINDS, qui affirme qu' »un sommeil de qualité est aussi essentiel à la survie que la nourriture et l’eau. Sans sommeil, vous ne pouvez pas former ou maintenir les voies dans votre cerveau qui vous permettent d’apprendre et de créer de nouveaux souvenirs, et il est plus difficile de se concentrer et de réagir rapidement. »
Bien qu’il soit clair qu’il existe un lien entre le manque de sommeil et certains effets négatifs sur la santé – diabète de type 2, maladies cardiovasculaires, obésité et dépression, pour n’en citer que quelques-uns – M. Raizen a déclaré que la nature de cette relation restait mystérieuse et qu’il serait imprudent de tirer des conclusions définitives sur la base des données actuellement disponibles.
« De nombreux problèmes de santé observés sont en corrélation avec un sommeil insuffisant ou réduit », a-t-il déclaré, mais « il est difficile de savoir si le manque de sommeil est la cause de ces problèmes. Par exemple, il est possible que la démence très précoce soit la cause d’un mauvais sommeil, plutôt que l’inverse. »
Mais tous les types de sommeil ne sont pas égaux, et leur impact sur notre santé peut varier en fonction des circonstances. Ainsi, alors que diverses études ont révélé que le sommeil joue un rôle très nécessaire pour maintenir les humains en bonne santé et qu’il est vital pour un fonctionnement adéquat du cerveau, Raizen a déclaré, il y a encore beaucoup de questions sur le sommeil et son association avec le cerveau qui restent sans réponse.
« En dehors de la grande question de savoir pourquoi nous dormons, il existe de nombreux mystères sur la façon dont nous dormons », a déclaré Raizen. « Quels sont les centres cérébraux impliqués dans l’initiation, le maintien et la fin du sommeil ? Quelles sont les substances chimiques du cerveau impliquées dans ce processus ? Comment le cerveau passe-t-il du sommeil à mouvements oculaires rapides (REM) au sommeil non-REM ? »